测试r$^2$SCAN密度泛函在有无范德华修正下对固体热力学稳定性的描述
材料科学
2022-08-08 v1 化学物理
摘要
材料发现的一个核心目标是准确且数值可靠地描述热力学性质，如生成焓和分解焓。强约束且适当归一（SCAN）元广义梯度近似（meta-GGA）的rSCAN修订版平衡了数值稳定性与高通用精度。为评估rSCAN对固态热力学的描述，我们使用rSCAN、SCAN和PBE，以及两种色散修正变体SCAN+rVV10和rSCAN+rVV10，评估了超过1000种固体的生成焓、分解焓、平衡体积和基本带隙。我们表明rSCAN达到了与SCAN相当的精度，且常优于SCAN已有的优异精度。尽管SCAN+rVV10常观察到使SCAN的生成焓变差，且对SCAN的晶胞体积预测无实质修正，但rSCAN+rVV10预测的生成焓比rSCAN略不准确，而晶胞体积比rSCAN略准确。预测生成焓的平均绝对误差从GGA水平到meta-GGA水平降低了1.5至2.5倍。分解焓的误差降低较小。对于生成焓，rSCAN在金属间化合物体系上优于SCAN。对于几类体系——过渡金属、金属间化合物、弱束缚固体以及分解为化合物的分解焓——GGA与meta-GGA相当。总之，rSCAN和rSCAN+rVV10可被推荐为稳定、通用的材料发现元-GGA。
引用
@article{arxiv.2208.02841,
title = {Testing the r$^2$SCAN density functional for the thermodynamic stability of solids with and without a van der Waals correction},
author = {Manish Kothakonda and Aaron D. Kaplan and Eric B. Isaacs and Christopher J. Bartel and James W. Furness and Jinliang Ning and Chris Wolverton and John P. Perdew and Jianwei Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.02841},
year = {2022}
}